נחושת

נחושת
	; אבץ - נחושת - ניקל;
; ; Cu; Ag;	; ; ; הטבלה המחזורית; ;
; כללי
; מספר אטומי;	; 29;
; סמל כימי;	; Cu
; סדרה כימית;	; מתכות מעבר;
; צפיפות;	; 8920 kg/m3
; מראה
	; אדום-כתמתם מתכתי
	;
; תכונות אטומיות
; משקל אטומי;	; 63.546 u;
; רדיוס ואן דר ואלס;	; 140 pm
; סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה;	; 2, 8, 18, 1
; תכונות פיזיקליות
; מצב צבירה בטמפ' החדר;	; מוצק
; נקודת התכה;	; 1357.55K (1,084.4°C)
; נקודת רתיחה;	; 2840.15K (2,567°C)
; לחץ אדים;	; 0.0505Pa ב-1358K
; מהירות הקול;	; 3570 מטר לשנייה ב-293.15K
; שונות
; אלקטרושליליות;	; 1.9
; קיבול חום סגולי;	; 380 J/(kg·K)
; מוליכות חשמלית;	; 59.6 106/m·Ω;
; מוליכות חום;	; 401 W/(m·K)
; אנרגיית יינון ראשונה	; 745.5 kJ/mol
; אנרגיית יינון שנייה	; 1957.9 kJ/mol
; אנרגיית יינון שלישית	; 3555 kJ/mol
; אנרגיית יינון רביעית	; 5536 kJ/mol

ערך זה עוסק ביסוד כימי. אם התכוונתם לצבע, ראו נחושת (צבע).

נחושת (לטינית: Cuprum) הוא יסוד כימי מתכתי שסמלו הכימי Cu ומספרו האטומי 29.

במקרא מוזכרת גם בצורת המשנֶה נְחוּשָׁה. במכתבי אל עמארנה: nuhִustum; בכנענית: נחשת; בארמית: נְחָשׁ, נְחָשָׁא ובערבית: נֻחַאשׂ (نُحَاس).

תוכן עניינים

1 תכונות

2 שימושים

3 היסטוריה
- 3.1 בתרבות
- 3.2 ממצאים ארכאולוגיים

4 תרכובות

5 תפקיד ביולוגי
- 5.1 השפעות בריאותיות

6 הפקת נחושת

7 נחושת בישראל

8 איזוטופים של נחושת

9 קישורים חיצוניים

10 הערות שוליים

תכונות |

הנחושת היא מתכת מבריקה בצבע אדום-כתום, בעלת מוליכות חום ומוליכות חשמלית גבוהה. היא נמצאת בטבלה המחזורית בין ניקל ואבץ, ובאותה עמודה עם כסף וזהב. הנחושת היא מתכת אצילה למחצה, המאופיינת בפעילות כימית נמוכה, ועמידה בפני השפעות האטמוספירה. חשיפה ממושכת לאוויר רטוב גורמת להיווצרות שיכבה ירקרקה של קרבונטים (פטינה) המגנה על המתכת. נחושת מופיעה בטבע בעיקר כעפרה (תרכובת, בדרך כלל עם גפרית) ובמקרים נדירים כמתכת טהורה.

שימושים |

נחושת היא אחת מהמתכות הנמצאות בשימוש נרחב מאוד של האנושות. השימוש העיקרי של נחושת החל מסוף המאה ה-19 הוא ליצור מוליכי חשמל, המשמשים לייצור כבלי הולכת חשמל, מנועים, שנאים, אלקטרומגנטים ומעגלים מודפסים, בשל המוליכות החשמלית הגבוהה שלה (המתכת היחידה שלה מוליכות גבוהה מעט יותר היא כסף, שמחירה גבוה בהרבה).

כמו כן, בשל מוליכות החום הגבוהה שלה נעשה בה שימוש בפתרונות קירור בתעשיית המחשבים והאלקטרוניקה.

נחושת היא חומר גלם בפיסול (לדוגמה, פסל החירות מכיל 81.3 טון נחושת), וכן בעשיית כלי נשיפה.

נחושת משמשת לייצור סגסוגות מתכת, כגון פליז וארד (ברונזה).

בעבר שימשה הנחושת את האדם בעיקר להכנת כלים ואבזרי קישוט, וגם כיום יש מטבעות, כלים, חלקי ריהוט, וגם צינורות העשויים מנחושת.

היסטוריה |

פרק זה דורש שכתוב. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולשכתב אותו. הסיבה לכך: יש להוסיף מקורות.

קיימים ממצאים המעידים על שימוש אנושי בנחושת מעל 10,000 שנה.

ידוע על גילוי עפרות נחושת בקפריסין בסביבות 3000 לפנה"ס. הרומאים, אחרי שכבשו את האי, כינו את המתכת Cyprium (מתכת קפריסין), ושם זה קוצר בהמשך ל-Cuprum. מרכזי הפקה ידועים נוספים של נחושת בתקופות קדומות, מלבד קפריסין, היו גם הרמה האיראנית, הרי אדום ואזור הערבה וסיני בארץ ישראל.

השומרים השתמשו בנחושת והכינו ממנה חפצים בסביבות 3000 לפנה"ס. גם המצרים הכינו באותה תקופה חפצים מנחושת. באחת הפירמידות נמצאה צנרת מנחושת בת כ-5,000 שנים.

השימוש בארד (סגסוגת של נחושת ובדיל, הקרויה גם ברונזה) החל כנראה במצרים. המצרים גילו שהוספת כמות קטנה של בדיל לנחושת מקלה על מלאכת החישול. סגסוגות ארד נמצאו במצרים כמעט באותה תקופה שבה נמצאה נחושת. השימוש בארד התפשט בין תרבויות במהירות רבה והוא מקור השם ל"תקופת הברונזה".

בסין החלו להשתמש בנחושת בסביבות 2,000 לפנה"ס ומ-1,200 לפנה"ס יוצר בסין ארד באיכות גבוהה.

היוונים והרומאים השתמשו רבות גם בפליז, סגסוגת של נחושת ואבץ.

כיום מפיקים את מרבית הנחושת בצ'ילה, בארצות הברית, באינדונזיה ובפרו. בעבר נכרו מחצבי נחושת גם בישראל.

בתרבות |

בספר במדבר מסופר על נחש הנחושת שיצר משה על מנת להפסיק הרג בעם בעקבות מכת נחשים. נחש הנחושת היה פריט פולחני בבית המקדש עד ימי המלך חזקיהו.

נחושת נקשרה לאלה היוונית אפרודיטה במיתולוגיה היוונית. באלכימיה, סמל הנחושת זהה לסמלה של אפרודיטה, המקובל כיום כסמל המין הנשי. הקשר של אפרודיטה (ובעקבותיה המין הנשי כולו) לנחושת נוצר משום שלפי המיתולוגיה נולדה ונוס מקצף הגלים לחוף קפריסין, האי היה מזוהה עם האלה, וקפריסין הייתה מקור עיקרי לעפרות נחושת בתקופה ההלניסטית. כך, למשל, נותן קיניריס, מלכה האגדי של קפריסין, למלך היוונים אגממנון את שריון הנחושת "מגן גיבורים עוטר לאדם ועשוי לתפארה" בצאתו למלחמת טרויה:

.mw-parser-output .HeQuotationMark p:first-child::beforecolor:#99f;content:"”";font-family:serif;font-size:25px;font-weight:bold;line-height:100%.mw-parser-output .HeQuotationMark p:last-child:aftercolor:#99f;content:"“";font-family:serif;font-size:25px;font-weight:bold;line-height:100%.mw-parser-output .EnQuotationMark p:first-child::beforecolor:#99f;content:"“";font-family:serif;font-size:25px;font-weight:bold;line-height:100%.mw-parser-output .EnQuotationMark p:last-child:aftercolor:#99f;content:"”";font-family:serif;font-size:25px;font-weight:bold;line-height:100%

ואגממנון הריע בקולו ויצו לארגאים

כי יתאזרו; וילבש גם הוא כלי הנחושת הנוצצה.

אחרי כן בא ועיטר סביב לחזה השריון

אשר נתן לו קיניריס תשורה של אורחים

— הומרוס, איליאדה: שיר 11 שורות 15-20, תרגום שאול טשרניחובסקי

.

ממצאים ארכאולוגיים |

פרק זה דורש שכתוב. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולשכתב אותו. הסיבה לכך: יש להוסיף מקורות.

תליון נחושת המתוארך ל-8700 לפנה"ס נמצא באזור צפון עיראק של היום.

ישנן עדויות לטיהור נחושת מתחמוצות נחושת (מלכיט לדוגמה) מלפני 7,000 שנים. לשם השוואה, בזהב החלו להשתמש, ככל הנראה, בשנת 4000 לפנה"ס.

מטיל נחושת שנמצא בכרתים

במערת המטמון בנחל משמר, שבמדבר יהודה, נמצא ב-1961 מטמון ("מטמון נחל משמר") ובו 429 כלי נחושת ברמת גימור גבוהה שנוצרו לפני כ-6000 שנים. זה האוסף הגדול ביותר של חפצים עתיקים מנחושת שנתגלה במזרח התיכון.

מספר כלי נחושת ממטמון נחל משמר - בני 6000 שנה

באירופה התגלתה גופה שהשתמרה בקרח משנת 3,200 לפנה"ס, שזכתה לכינוי "אצי, איש הקרח". על אצי נמצא גרזן עם חוד נחושת (99.7% טהור). רמות גבוהות של ארסן בשערו מצביעות על מעורבותו בייצור הנחושת.

נחושת טבעית

תרכובות |

לנחושת יש שתי דרגות חמצון נפוצות - 2+ ו-1+. היציבה והנפוצה יותר מבין השתיים היא 2+, שיוצרת מלחים פרה-מגנטיים (תשעה אלקטרונים בקליפה 3d) בצבע כחול או כחול-ירוק. תרכובות נחושת בדרגת החמצון 1+ הן דיאמגנטיות (קליפה d מלאה- כל האלקטרונים מזווגים) וחסרות צבע. בתנאים מיוחדים קיימת גם דרגת החמצון 3+.

נחושת פחמתית ( $displaystyle ce CuCO3$ ) היא מלח ירקרק, המופיע לעיתים קרובות על ציפויי נחושת בכלים וחפצים אחרים. נחושת גופרתית ( $displaystyle ce CuSO4$ ) היא מלח כחול שמשתמשים בו לעיתים קרובות במעבדות כקוטל פטריות. נחושת דו-כלורית, מלח בצבע חום בהיר, משמשת כזרז למשל בייצור אצטאלדהיד מאתן.

CuSO₄ · 5H₂O

קיימות שתי תחמוצות נחושת יציבות - CuO ו- $displaystyle ce Cu2O$ . תחמוצות אלו מהוות חומר התחלתי בייצור $displaystyle ce YBa2Cu3O7-delta$ שהוא חומר בסיס בייצור מוליכי-על.

תפקיד ביולוגי |

נחושת היא מינרל קורט בעולם החי והצומח, והיא חיונית לתהליכים ביולוגיים חשובים.

אטומי נחושת מופיעים במרכזם של אנזימים וחלבונים אחרים בעלי חשיבות עליונה: ציטוכרום C אוקסידאז (קולט האלקטרונים הסופי בתהליך הנשימה התאית), המוציאנין (החלבון נושא החמצן השכיח ביותר באורגניזמים, אחרי המוגלובין. משמש לנשיאת חמצן ברכיכות ובכמה סוגי סרטנים), סופראוקסיד דיסמוטאז (SOD, משמש לביטול השפעת הרעלים בתהליך הנשימה התאית; ראו ערך אנארובי לפרטים נוספים) ועוד.

השפעות בריאותיות |

מנה של 30 מיליגרם נחושת לכל קילוגרם ממשקל הגוף עלולה להיות קטלנית לבני אדם. הרמה הבטוחה של נחושת במי שתייה היא עד 1.5-2 מיליגרם לליטר.

מחלת וילסון היא מחלה תורשתית שגורמת לגוף לצבור נחושת. אם החולה אינו מקבל טיפול, עלול להיגרם נזק לכבד ולמוח. בנוסף לכך, מחקרים מצאו קשר בין מחלות נפש כמו סכיזופרניה לבין רמות גבוהות של נחושת בגוף. לא ידוע עדיין אם הנחושת היא זו שגורמת למחלת הנפש, או שהמחלה היא זו שגורמת לגוף לצבור נחושת או שיש גורם אחר הגורם לגוף לצבור נחושת ואותו הגורם שגורם לגוף לצבור נחושת גורם גם למחלת הנפש.

הפקת נחושת |

הנחושת נמצאת בטבע בצורה של עפרות נחושת

הנחושת מופקת בעולם ממרבצים שהם תערובת של תרכובות הנחושת וחומרים אחרים. מתוך 165 תרכובות נחושת המצויות במרבצים, רק כ-12 הן בעלות חשיבות להפקת הנחושת:

עפרות נחושת^[1]
התרכובת	הרכב	צפיפות (גרם/סמ"ק)	% הנחושת
תרכובות מכילות חמצן
קופריט	$displaystyle mathrm Cu_2O$	6.0	88.8
טנוריט	$displaystyle mathrm CuO$	5.8-6.3	79.8
מלכיט	$displaystyle mathrm CuCO_3centerdot Cu(OH)_2$	3.9-4.0	57.3
כריזוקולה	$displaystyle mathrm CuSiO_3centerdot 2H_2O$	2.0-2.4	36.0
ברוכנטיט	$displaystyle mathrm CuSO_4centerdot 3Cu(OH)_2$	3.39	56.2
אטקמיט	$displaystyle mathrm CuCl_2centerdot 3Cu(OH)_2$	3.75-3.77	59.4
תרכובות מכילות גופרית
כלקופיריט	$displaystyle mathrm CuFeS_2$	4.2-4.3	34.5
בורניט	$displaystyle mathrm Cu_5FeS_4$	4.9-5.4	63.3
כלכוציט	$displaystyle mathrm Cu_2S$	5.5-5.8	79.8
קובליט	$displaystyle mathrm CuS$	4.9-5	66.4
אנרגיט	$displaystyle mathrm 3Cu_2Scenterdot As_2S_5$	4.43-4.45	48.3
טטרהדריט	$displaystyle mathrm 3Cu_2Scenterdot Sb_2S_3$	4.7-5.0	52.1
בתמנע מצויים בעיקר העפרות מלכיט וכריזוקולה.

כריית עפרות הנחושת נעשית בדרך כלל ממכרות פתוחים. הן נאספות לאחר חשיפתן באמצעות פיצוצים מבוקרים. לאחר האיסוף, מובלות העופרות למפעלי הזיקוק.

תהליך הזיקוק מתחיל בריכוז עפרות נחושת. סדרה של פטישים הולמים בעפרות והופכות אותן לחלקיקים קטנים יותר, כך שניתן יהיה לסלק את הכמויות הגדולות של אדמה הנמצאת בהן. לאחר מכן, חלקיקי העפרות מעורבבים עם מים ליצירת בלילה מרוכזת (הצפה flotation). החומר מועבר למטחנה סיבובית (Rod Mill) אשר שוברת את העפרות לחתיכות קטנות עוד יותר (גריסה). בסיום תהליך זה, העפרות עוברות למטחנת כדור (Ball Mill) המייצרת מהעפרות חלקיקי חומר בעלי קוטר של כ-0.25 מ"מ.

לאחר השלמת פירוק ראשוני של העפרות, ריאגנטים כימיים (Chemical Reagents) מעורבבים יחד עם הבלילה, וגורמים לאיחוי הנחושת בצורה טובה יותר. בסוף תהליך זה מקבלים תערובת המכילה בערך כ-
25-35% נחושת. משם נשלחת התערובת לטיפול נוסף בחומרים כימיים ובחום. תהליך זה נקרא "התכה", ובו מסירים בצורה פיזית את חומרי הפסולת. התוצאה המותכת היא מתכת נחושת טהורה ב-99%.

בשלב זה הנחושת עדיין מלוכלכת, 99% נחושת והשאר 1% מזהמים כגון חמצן, גופרית וברזל שעדיין צריך להסיר אותם. הנחושת עוברת אז שוב לחימום בתוך תנור זיקוק. לאחר ההתכה מוזרם בכוח אוויר לנחושת המותכת, אשר גורם לחמצון (oxidizes) של הזיהומים ומאפשר הסרתם בצורה קלה יותר. לאחר מכן נלקחת דוגמה לבדיקה על ידי מפעיל תנור ההתכה, אשר קובע אם רמת המזהמים מקובלת, כלומר: אם הנחושת היא בניקיון של כ-99.5% טהורה. הנחושת המותכת נוצקת לתוך אנודות חשמל (Electrical Anodes) גדולות, אשר משמשות בתהליך הזיקוק האלקטרוליטי. לאחר השלמת תהליך זיקוק אלקטרוליטי, מתקבלת נחושת נקייה בכ-99.95% עד 99.99% טהורה.

במהלך תהליך זיקוק הנחושת וכתוצרי לוואי, נוצרות מתכות יקרות כגון זהב וכסף (בכמות קטנה), דבר המאפשר מקור הכנסה נוסף עבור בתי הזיקוק. אמנם המתכות היקרות הן תוצרים חיוביים, אבל בתהליך נוצרים מזהמים שונים הפוגעים באיכות הסביבה. רמת הזיהום הנמוכה היא אחת הסיבות שמיחזור נחושת טוב יותר מאשר הפקת נחושת מחדש מעפרות או ממחצבים טבעיים.

נחושת בישראל |

מכרות הנחושת בתמנע - 1980

ערכים מורחבים – בקעת תמנע, מכרות נחושת תמנע

בישראל התגלו מרבצי נחושת באזור תמנע, לא רחוק מקיבוץ יטבתה שבערבה.
האזור נקרא "מכרות תמנע". ב-1951 הוקמה חברת מכרות נחושת תמנע והכרייה המסחרית החלה ב-1959. במכרה הועסקו כ-1,200 עובדים תושבי אילת. הכרייה הופסקה ב-1983 בגלל צניחת מחירי הנחושת בעולם. ב-2007 החלה כרייה נסיונית על ידי חברה מקסיקנית^[2]. מאז חידוש הכרייה במכרה נהרגו במקום 2 פועלים, מיכאל גלי וחיים ברמן.

איזוטופים של נחושת |

לנחושת שני איזוטופים יציבים,
⁶³Cu (שכיחות כ-69%)
ו-⁶⁵Cu (שכיחות כ-31%),
ואיזוטופים בלתי-יציבים רבים אשר זמן מחצית החיים שלהם קצר (עד מספר שניות) ולכן אינם מצויים בטבע.

סמל	Z(p)	N (n)	מסה איזוטופית (u)	זמן מחצית חיים	ספין גרעיני	שכיחות האיזוטופ (כשבר מולרי מהיסוד)	טווח השינוי הטבעי (כשבר מולרי מהיסוד)
סמל	התרגשות אנרגטית			זמן מחצית חיים	ספין גרעיני	שכיחות האיזוטופ (כשבר מולרי מהיסוד)	טווח השינוי הטבעי (כשבר מולרי מהיסוד)
⁵²Cu	29	23	51.99718(28)#		(3+)#
⁵³Cu	29	24	52.98555(28)#	<300 ns	(3/2-)#
⁵⁴Cu	29	25	53.97671(23)#	<75 ns	(3+)#
⁵⁵Cu	29	26	54.96605(32)#	40# ms [>200 ns]	3/2-#
⁵⁶Cu	29	27	55.95856(15)#	93(3) ms	(4+)
⁵⁷Cu	29	28	56.949211(17)	196.3(7) ms	3/2-
⁵⁸Cu	29	29	57.9445385(17)	3.204(7) s	1+
⁵⁹Cu	29	30	58.9394980(8)	81.5(5) s	3/2-
⁶⁰Cu	29	31	59.9373650(18)	23.7(4) min	2+
⁶¹Cu	29	32	60.9334578(11)	3.333(5) h	3/2-
⁶²Cu	29	33	61.932584(4)	9.673(8) min	1+
⁶³Cu	29	34	62.9295975(6)	יציב	3/2-	0.6915(15)	0.68983-0.69338
⁶⁴Cu	29	35	63.9297642(6)	12.700(2) h	1+
⁶⁵Cu	29	36	64.9277895(7)	יציב	3/2-	0.3085(15)	0.30662-0.31017
⁶⁶Cu	29	37	65.9288688(7)	5.120(14) min	1+
⁶⁷Cu	29	38	66.9277303(13)	61.83(12) h	3/2-
⁶⁸Cu	29	39	67.9296109(17)	31.1(15) s	1+
^68mCu	721.6(7) keV			3.75(5) min	(6-)
⁶⁹Cu	29	40	68.9294293(15)	2.85(15) min	3/2-
^69mCu	2741.8(10) keV			360(30) ns	(13/2+)
⁷⁰Cu	29	41	69.9323923(17)	44.5(2) s	(6-)
^70m1Cu	101.1(3) keV			33(2) s	(3-)
^70m2Cu	242.6(5) keV			6.6(2) s	1+
⁷¹Cu	29	42	70.9326768(16)	19.4(14) s	(3/2-)
^71mCu	2756(10) keV			271(13) ns	(19/2-)
⁷²Cu	29	43	71.9358203(15)	6.6(1) s	(1+)
^72mCu	270(3) keV			1.76(3) µs	(4-)
⁷³Cu	29	44	72.936675(4)	4.2(3) s	(3/2-)
⁷⁴Cu	29	45	73.939875(7)	1.594(10) s	(1+,3+)
⁷⁵Cu	29	46	74.94190(105)	1.224(3) s	(3/2-)#
⁷⁶Cu	29	47	75.945275(7)	641(6) ms	(3,5)
^76mCu	0(200)# keV			1.27(30) s	(1,3)
⁷⁷Cu	29	48	76.94785(43)#	469(8) ms	3/2-#
⁷⁸Cu	29	49	77.95196(43)#	342(11) ms
⁷⁹Cu	29	50	78.95456(54)#	188(25) ms	3/2-#
⁸⁰Cu	29	51	79.96087(64)#	100# ms [>300 ns]

קישורים חיצוניים |

נחושת ב-Webelements (באנגלית)

מאיר ברק, ‏מה הדומה והשונה בין ברזל ונחושת?, מדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 24 פברואר 2010

סרט של ה- BBC על הפקת נחושת בזמביה על ידי תאגיד הענק השווייצרי גלנקור

הערות שוליים |

^ נחמיה נאה, כימיה לבתי הספר התיכון מפעלים כימיים בישראל, המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן למדע, רחובות, 1987

^ חדשות 2 - הבהלה לנחושת: מסע אל בטן האדמה

[1] נחמיה נאה, כימיה לבתי הספר התיכון מפעלים כימיים בישראל, המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן למדע, רחובות, 1987

[2] חדשות 2 - הבהלה לנחושת: מסע אל בטן האדמה

搜尋此網誌

Mrthdrb

נחושת

תוכן עניינים

תכונות |

שימושים |

היסטוריה |

בתרבות |

ממצאים ארכאולוגיים |

תרכובות |

תפקיד ביולוגי |

השפעות בריאותיות |

הפקת נחושת |

נחושת בישראל |

איזוטופים של נחושת |

קישורים חיצוניים |

הערות שוליים |

תפריט ניווט

כלים אישיים

מרחבי שם

גרסאות שפה

צפיות

עוד

חיפוש

ניווט

קהילה

כלים

הדפסה/ייצוא

במיזמים אחרים

דף זה בשפות אחרות

Popular posts from this blog

Sum ergo cogito? 1 nng

三茅街道4182Guuntc Dn precexpngmageondP

מיזמי קרן ויקימדיה
ערך מילוני בוויקימילון: נחשת
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: נחושת